Ферментативная обработка кожи

Дубление превращает гниющую шкуру в стабильный материал, сшивая коллаген. Мерой успеха служит гидротермическая стойкость, выражаемая температурой сваривания — точкой, в которой тройная спираль денатурирует и материал резко сокращается. Сырая шкура сваривается около 65 °C; растительного дубления кожа держится примерно в районе конца семидесятых; хромовая превышает 100 °C — потому и переносит влажный нагрев последующих операций.

Отсюда следует важное. Ферменты катализируют расщепление связей или конкретные превращения; ничто в наборе ферментов отмочно-зольного цеха не образует устойчивую межфибриллярную сшивку. «Ферментативное дубление» — поэтому неточное название для ферментативной подготовки шкуры, на которую, впрочем, приходится большая часть загрязняющей нагрузки кожевенного завода.

Где ферменты действительно работают

Шкура — это в основном пучки коллагеновых волокон, но пронизанные эластином, протеогликанами, волосом, эпидермисом и жиром, которые надо удалить, чтобы дубитель проникал равномерно, а лицевой слой оставался мелким.

Золение традиционно ведут известью и сульфидом натрия, восстанавливающим дисульфидные связи кератина и разрушающим волос. Сульфид даёт основной вклад в сульфидную нагрузку и запах завода, а его стоки опасны. Ферментативное золение заменяет его протеазами, атакующими базальную мембрану и некератиновые белки, удерживающие фолликул: волос ослабляется, но не растворяется, — и его можно отфильтровать как твёрдую фазу, а не сбросить растворённой органикой.

Мягчение использует панкреатические или бактериальные протеазы, исторически трипсиноподобные, чтобы переварить остаточный эластин и неструктурный белок; отсюда мягкость и тягучесть лицевого слоя.

Обезжиривание липазами гидролизует триглицериды в овчине и жирных шкурах, заменяя растворитель или высокие дозы ПАВ.

Потолок избирательности

Проблема внутренняя. Спиральное тело коллагена устойчиво к большинству протеаз, а неспиральные телопептиды на концах цепей — нет, и именно телопептиды несут природные сшивки, скрепляющие фибриллы. Протеаза, взятая в дозе или выдержке, достаточной для полного снятия эластина, начинает резать и там, и повреждение проявляется как отдушистая, стянутая или пустая лицевая поверхность и как потеря прочности на разрыв и раздир — необратимо, потому что шкуру не отстроить заново. Ферментативные операции поэтому ведутся в узком окне по времени, температуре, pH и специфичности фермента и прощают меньше, чем заменяемая химия. Коммерческие препараты широкой специфичности дешевле и рискованнее; более специфичные ферменты дороже.

Чем заменяют хром и чего это стоит

Давление уйти от хрома столько же регуляторное, сколько экологическое: REACH, приложение XVII, ограничивает кожаные изделия при контакте с кожей 3 мг/кг хрома(VI), а Cr(VI) может образовываться из Cr(III) в коже при нагреве и окислении. Альтернативы — растительные танниды, образующие с коллагеном множественные водородные связи, синтаны, альдегидное и оксазолидиновое дубление и их комбинации — все дают температуру сваривания ниже хромовой, а значит, ограничивают последующую мокрую обработку, а не просто меняют один реагент на другой. Именно этот размен, а не ферменты, и остаётся нерешённой частью бесхромовой кожи.